Question

16．以鉻鐵礦（主要成分為FeO•Cr₂O₃，還含有SiO₂、Al₂O₃等雜質(zhì)）為原料制備重鉻酸鉀（K₂Cr₂O₇）的過(guò)程如圖所示．

已知：①某些金屬氧化物跟熔融燒堿反映可生成鹽．
②NaFeO₂遇水發(fā)生強(qiáng)烈水解．
回答下列問(wèn)題：
（1）氧化焙燒時(shí)將鉻鐵礦粉碎的目的是增大接觸面積，加快焙燒速率．寫(xiě)出焙燒鉻鐵礦生成Na₂CrO₄和NaFeO₂的化學(xué)反應(yīng)方程式4FeO•Cr₂O₃+20NaOH+7O₂═8Na₂CrO₄+NaFeO₂+10H₂O．
（2）濾液l的溶質(zhì)除Na₂CrO₄和NaOH外，還含有Na₂SiO₃、NaAlO₂．（填化學(xué)式）
（3）濾渣2經(jīng)酸化處理后（調(diào)節(jié)pH約為3）可形成一種膠凍狀凝膠其主要用途是可用于制備干燥劑．（寫(xiě)一種）
（4）由Na₂Cr₂O₇溶液（己除去Na₂SO₄）和KC1固體得到K₂Cr₂O₇晶體的轉(zhuǎn)化過(guò)程是復(fù)分解反應(yīng)（填基本反應(yīng)類型）．獲得K₂Cr₂O₇晶體的操作依次是：加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥．
（5）欲降低廢水中重金屬元素鉻的毒性，可將Cr₂O₇^2-轉(zhuǎn)化為Cr（OH）₃沉淀除去．室溫時(shí)，Cr（OH）₃?Cr³⁺（aq）+3OH^-（aq） K_sp=a．若c（Cr³⁺）=bmol/L，則溶液的pH=14+lg（$\frac{a}$）$\frac{1}{3}$用（含a和b的代數(shù)式表示，需化簡(jiǎn)）．

Answer 1

分析 根據(jù)題中制備重鉻酸鉀的流程可知，鉻鐵礦在空氣中煅燒，二價(jià)鐵被氧化成三價(jià)鐵，并形成鈉鹽，水浸后溶解到溶液中，即濾液Ⅰ中，部分鐵酸根水解得濾渣Ⅰ，調(diào)節(jié)PH值，除去硅酸根離子，形成硅酸沉淀即濾渣Ⅱ，得到較純凈的Na₂CrO₄溶液，在Na₂CrO₄溶液中加入氯化鉀利用溶解度的不同可以得到K₂Cr₂O₇晶體，
（1）礦石粉碎是增大接觸面積，加快反應(yīng)速率；從流程看，反應(yīng)物為：FeO•Cr₂O₃、氫氧化鈉和氧氣，生成物為：Na₂CrO₄和NaFeO₂，根據(jù)化合價(jià)升降總數(shù)相等和原子守恒配平方程式；
（2）以鉻鐵礦（主要成分為FeO•Cr₂O₃，還含有SiO₂、Al₂O₃等雜質(zhì)）和氫氧化鈉反應(yīng)，二氧化硅是酸性氧化物，氧化鋁為兩性氧化物和堿粉碎反應(yīng)；
（3）濾渣2經(jīng)酸化處理后（調(diào)節(jié)pH約為3）可形成一種膠凍狀凝膠為硅酸膠體，可以制備干燥劑；
（4）由Na₂Cr₂O₇溶液（己除去Na₂SO₄）和KC1固體得到K₂Cr₂O₇晶體是利用的溶解度不同得到，反應(yīng)過(guò)程中無(wú)元素化合價(jià)變化；溶液中得到溶質(zhì)晶體是加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾洗滌干燥；
（5）室溫時(shí)，Cr（OH）₃?Cr³⁺（aq）+3OH^-（aq） K_sp=a，依據(jù)溶度積常數(shù)計(jì)算氫氧根離子濃度，計(jì)算得到溶液PH；

解答 解：（1）氧化焙燒時(shí)將鉻鐵礦粉碎的目的是：增大接觸面積，加快焙燒速率，從流程看，反應(yīng)物為：FeO•Cr₂O₃、氫氧化鈉和氧氣，生成物為：Na₂CrO₄和NaFeO₂，反應(yīng)方程式為：FeO•Cr₂O₃+O₂+NaOH→Na₂CrO₄+NaFeO₂，鐵從+2升到+3，鉻從+3升到+6，2個(gè)鉻升高6價(jià)，共升高7價(jià)，氧氣化合價(jià)從0價(jià)降低到-2價(jià)，共降低4價(jià)，所以初步配平為：4FeO•Cr₂O₃+7O₂+NaOH→8Na₂CrO₄+4NaFeO₂，根據(jù)原子守恒，氫氧化鈉前系數(shù)為20，生成物還有10H₂O，配平方程式得：4FeO•Cr₂O₃+7O₂+20NaOH$\frac{\underline{\;煅燒\;}}{\;}$8Na₂CrO₄+4NaFeO₂+10H₂O，
故答案為：增大接觸面積，加快焙燒速率； 4FeO•Cr₂O₃+20NaOH+7O₂═8Na₂CrO₄+NaFeO₂+10H₂O
（2）以鉻鐵礦（主要成分為FeO•Cr₂O₃，還含有SiO₂、Al₂O₃等雜質(zhì)）和氫氧化鈉反應(yīng)，二氧化硅是酸性氧化物，氧化鋁為兩性氧化物和堿粉碎反應(yīng)生成Na₂SiO₃、NaAlO₂，濾液l的溶質(zhì)除Na₂CrO₄和NaOH外，還含有Na₂SiO₃、NaAlO₂，
故答案為：Na₂SiO₃、NaAlO₂；
（3）濾渣2經(jīng)酸化處理后（調(diào)節(jié)pH約為3）可形成一種膠凍狀凝膠為硅酸膠體，可以制備干燥劑，
故答案為：可用于制備干燥劑；
（4）由Na₂Cr₂O₇溶液（己除去Na₂SO₄）和KC1固體得到K₂Cr₂O₇晶體是利用的溶解度不同得到，反應(yīng)過(guò)程中無(wú)元素化合價(jià)變化，轉(zhuǎn)化過(guò)程是復(fù)分解反應(yīng)；溶液中得到溶質(zhì)晶體是加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾洗滌干燥，
故答案為：復(fù)分解反應(yīng)、冷卻結(jié)晶；
（5）室溫時(shí)，Cr（OH）₃?Cr³⁺（aq）+3OH^-（aq） K_sp=c（Cr³⁺）c³（OH^-）a．若c（Cr³⁺）=bmol/L，溶液中c（OH^-）=$\root{3}{\frac{Ksp}{c（C{r}^{3+}）}}$=$\root{3}{\frac{a}}$，c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{\root{3}{\frac{a}}}$，則溶液的pH=-lg$\frac{1{0}^{-14}}{\root{3}{\frac{a}}}$=14+lg（$\frac{a}$）$\frac{1}{3}$，
故答案為：14+lg（$\frac{a}$）$\frac{1}{3}$；

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)分離提純、物質(zhì)性質(zhì)分析判斷，考查角度很廣，題目難度中等，注意溶液中得到溶質(zhì)晶體的操作和溶液PH的計(jì)算．